Question

乙二酸（H₂C₂O₄）是一種重要的化工產品，可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色，其制備工藝流程如下：

氧化時控制反應液溫度為55～60℃，邊攪拌邊緩慢滴加濃HNO₃、H₂SO₄混合液，可發生下列反應：
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
C₆H₁₂O₆­＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
（1）檢驗氧化后的溶液中是否仍含有葡萄糖的實驗方案為     。
（2）氧化時控制反應液溫度為55～60℃的原因是     。
（3）若水解時淀粉利用率為80%，氧化時葡萄糖的利用率為80%，結晶時有10%的乙二酸遺留在溶液中。則30 kg淀粉可生產乙二酸的質量為     。
（4）生產中產生的NO_x用氧氣和水吸收后產生硝酸循環利用，若尾氣NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收轉化率為90%。計算：理論上，每生產9 kg乙二酸至少需要補充質量分數為63%的硝酸溶液多少千克。（寫出計算過程）

Answer 1

（1）取氧化后所得溶液，加入過量NaOH溶液，再向其中加入新制Cu(OH)₂，加熱。若有磚紅色沉淀產生，說明含有葡萄糖。
（2）若溫度過低反應過慢，若溫度過高硝酸會分解（或揮發）
（3）28.8 kg
（4）3.6 kg

解析試題分析：（1）可用銀氨溶液或新制氫氧化銅檢驗葡萄糖，但檢驗之前要先加氫氧化鈉溶液中和作催化劑的硫酸。（2）氧化時溫度太低，反應速率緩慢；若溫度太高，硝酸分解并揮發。（3）設生成乙二酸mkg。
(C₆H₁₀O₅)_n～3nH₂C₂O₄
1            3n
×0.8×0.8×0.9      
m=28.8。
（4）設每產生9 kg H₂C₂O₄反應中產生NO₂的物質的量為x，產生NO的物質的量為y
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
18      3        18
x             x
C₆H₁₂O₆­＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
6        3       6
y             y

解得
需補充的硝酸m(HNO₃)="360" mol×(1－90%)×63 g·mol^－1÷63%="3600" g="3.6" kg
考點： 化學實驗 化工生產條件的控制 化學計算